Vodna črpalka za ogrevanje: vrste, tehnične značilnosti in pravila izbire

Gravitacijski naravni pojavi niso vedno sposobni zagotoviti zadostne ravni kroženja hladilne tekočine, zlasti v zapletenih sistemih z več zankami. Spodbujanje gibanja hladilne tekočine bo pomagala vodna črpalka za ogrevanje prostorov. Kaj predstavlja ta oprema? To vprašanje bomo obravnavali v našem članku.

Poleg zgradbe in tehničnih značilnosti vodne črpalke bomo pregledali vrste, posebnosti oznake. Prav tako bomo podrobno obravnavali prednosti cirkulacijske opreme in pomembne parametre, ki jih je treba upoštevati pri izbiri.

Splošna zgradba vodne črpalke

Vodna črpalka se vgradi v ogrevalni krog za zagotavljanje gibanja hladilne tekočine. Zato takšne sisteme imenujemo ogrevanje s prisilno cirkulacijo.

Sestavljena je iz naslednjih osnovnih elementov:

• ohišje z delovno komoro;
• motor;
• rotor;
• vijak za izpust zraka;
• priključna omarica.

Priključna omarica je lahko opremljena z dodatno mehansko in elektronsko opremo, namenjeno za uravnavanje načina delovanja motorja.

Preprostost naprave zagotavlja visoko zanesljivost črpalk, zaradi katere lahko učinkovito delujejo približno 5-10 let.

Med prvim zagonom vodne cirkulacijske črpalke je treba odviti zračni vijak in spustiti zrak iz delovnega območja

Vrste črpalk za ogrevalne sisteme

Sodobne cirkulacijske črpalke delimo na dva temeljna tipa: 'suhe' in 'mokre'. Nekoliko se razlikujejo po notranji zgradbi in shemi delovanja, vendar je gibanje tekočine v njih še vedno zagotovljeno s cirkulacijskimi procesi v sistemu. Nekateri modeli so opremljeni z napravami za avtomatsko uravnavanje njihovega delovanja.

Možnost #1 — naprave 'suhega' tipa

Konstrukcija suhe cirkulacijske črpalke ne predvideva stika hladilne tekočine z rotorjem. Njegovo delovno območje je ločeno od delov elektromotorja s posebnimi obroči.

Izdelujejo jih iz naslednjih vrst materiala:

• grafita;
• keramike;
• volframovega karbida;
• nerjavečega jekla;
• aluminijevega oksida.

Načelo delovanja suhe črpalke je vrtenje kolesa v mediju hladilnega sredstva. Odprtina za dovajanje vode je v središču glavne komore, odvodni sistem kanalov pa na obrobju.

Delovno območje suhih cirkulacijskih črpalk je povezano z motorjem samo preko gredi, zato je po potrebi mogoče zamenjati električni pogon.

Vrtenje lopatičnega kolesa povzroči nastanek centrifugalnih sil, ki hladilno sredstvo premikajo od središča ohišja proti njegovim robovom. Tako načelo delovanja cirkulacijske črpalke zagotavlja stalno gibanje vode skozi njeno notranjo komoro.

Pozitivne lastnosti ogrevalne opreme suhega tipa so:

• visoka stopnja izkoristka – 70–80 %;
• minimalni vodni udar ob zagonu;
• možnost vodoravne in navpične namestitve motorja;
• črpanje velikih količin hladilnega sredstva zaradi visoke moči.

Zaradi kombinacije ekonomičnosti in hrupnosti se suhe črpalke uporabljajo predvsem v ogrevalnih sistemih industrijskih, upravnih stavb in večjih stanovanjskih objektov.

Zato lahko pri tovrstnih napravah izpostavimo naslednje negativne strani:

1. Visoka raven hrupa, ki onemogoča njihovo uporabo v stanovanjih.
2. Potreba po zamenjavi tesnilnih diskov vsaka 2–3 leta.
3. Visoka verjetnost iztekanja hladilnega sredstva navzven ob kršitvi tesnosti delovne komore.
4. Potreba po zunanjem hlajenju motorja.

Zaradi velike teže se taka oprema namešča na tla ali obeša na nosilce.

Elementi konzolne črpalke so pritrjeni na eno podnožje, električni motor z delovnim kolesom v ohišju pa sta povezana preko reduktorja.

Obstajata dve možnosti konstrukcijske izvedbe suhih črpalk:

1. Monoblok. Motor in kovinsko ohišje naprave sta združena v eno konstrukcijo s posebnimi pritrditvami.
2. Konzolni. Na ohišje opreme se lahko s pomočjo univerzalnih pritrditev priključi motor poljubne moči.

Suhi cirkulacijske naprave za ogrevalne sisteme so ob ustreznem vzdrževanju bolj trajne, zato postopoma izpodrivajo modele z mokrim rotorjem s trga.

Možnost #2 — črpalke z rotorjem mokrega tipa

Načelo delovanja cirkulacijske naprave z rotorjem mokrega tipa je podobno kot pri suhi izvedbi: pri vrtenju lopatic se hladilno sredstvo, dovajano v središče, premika proti obrobju delovne komore, od koder se zbira v odvodne kanale.

Vsi notranji tesnilni elementi v mokri črpalki so statični in niso podvrženi dinamični obrabi, zato so tovrstni modeli bolj zanesljivi in trajni.

Rotor črpalke z mokrim rotorjem je v stiku s toplotnim medijem, ki zagotavlja tudi hlajenje motorja. Takšne naprave ne smejo delovati v suhem načinu, ker se hitro pregrejejo in zagorijo.

Sestavni deli opreme so običajno nameščeni v enem ohišju in tvorijo enotno konstrukcijo, zato ob okvari posameznih elementov ne menjajo, ampak kupijo novo črpalko.

Toplotni medij v delovni komori prehaja precej vijugasto pot, zato je hrupnost črpalke odvisna od gladkosti materiala notranje površine ohišja.

Prednosti agregata z “mokro” vrsto rotorja:

• neslišnost delovanja;
• kompaktne mere;
• majhna poraba električne energije (30-50 W);
• dolgotrajno delovanje brez vzdrževanja;
• relativno nizka cena;
• enostavnost namestitve.

Naprave so pogosto vgrajene neposredno v konstrukcijo gospodinjskih kotlov, kar olajša izbiro opreme pri montaži ogrevalnega sistema.

Ogrevalne naprave tega tipa imajo tudi slabosti:

• konstrukcijske omejitve glede največje moči;
• nizka popravljivost;
• majhen izkoristek (40-60%);
• potreba po strogo vodoravni legi osi motorja.

Zaradi nizke moči se “mokra” vrsta črpalnih strojev uporablja predvsem v ogrevalnih sistemih stanovanj in enonadstropnih hiš.

Prednosti cirkulacijskih naprav

Do leta 1990 so bili ogrevalni sistemi v zasebni gradnji načrtovani in zgrajeni večinoma brez črpalk. Toplotni medij se je po ceveh premikal gravitacijsko, njegovo kroženje pa so zagotavljali konvekcijski tokovi tekočine pri segrevanju v kotlu. Danes še vedno uporabljajo sisteme z naravno cirkulacijo, čeprav ne tako pogosto.

Ceneni kotli na trda goriva se proizvajajo brez vgrajenih črpalk, ker proizvajalec ne pozna parametrov ogrevalnega kroga. Za takšne sisteme je nakup vodne črpalke obvezen.

Zdaj se gibanje toplotnega medija izvaja prisilno s pomočjo vodnih črpalk, ki imajo vrsto prednosti:

1. Zmanjšana obremenitev kotla zaradi zmanjšanja temperaturne razlike v dovodni in odvodni cevi.
2. Enakomerna porazdelitev toplote po prostorih zaradi enake temperature toplotnega medija po celotni dolžini ogrevalnih krogov.
3. Možnost hitrega uravnavanja temperature toplotnega medija.
4. Hitro segrevanje ogrevalnega sistema pri zagonu hladnega kotla.
5. Ni potrebe po napeljavi cevovodov z nagibom proti kotlu, ki zagotavljajo samodejno premikanje toplotnega medija.
6. Možnost uporabe tankih cevi, ki zasedejo malo notranjega prostora stanovanja.
7. Moč črpalke omogoča ustvarjanje tlaka v ogrevalnem krogu, ki je dovolj visok za dvig toplotnega medija za več nadstropij.
8. Uporaba zapornih armatur na posameznih zankah ogrevalnih omrežij.
9. Možnost vgradnje črpalke v sistem avtomatskega reguliranja delovanja kotla.

Kljub številnim prednostim imajo obtočne naprave tudi dve pomanjkljivosti – odvisnost od električnega napajanja in dodatne stroške za električno energijo.

Toda pomanjkljivosti je enostavno nadomestiti – namestitev vodne črpalke omogoča prihranek 10–20 % goriva, delež stroškov za električno energijo v skupnih stroških ogrevanja pa znaša le 3–5 %. Poleg tega lahko ob pogostih izpadih električne energije namestite brezprekinitveni napajalnik (UPS), ki bo za določeno obdobje zagotovil avtonomno delovanje kotla in črpalke.

Posebnosti oznake opreme

Poenotenih zahtev za označevanje obtočnih črpalk žal ni. Proizvajalci samostojno izbirajo seznam tehničnih lastnosti, ki so navedene na ohišju naprave.

Pri nakupu črpalke se ne smete zanašati samo na označevanje. Bolje je odpreti navodila za uporabo in prebrati tehnične podatke tam.

Na sprednji plošči so običajno prikazani naslednji podatki:

• smer gibanja toplotnega nosilca;
• premer priključnih cevi;
• največji dovoljeni tlak;
• proizvajalec in model;
• najvišja delovna temperatura;
• stopnja zaščite;
• delovni parametri električnega omrežja;
• znaki skladnosti z nacionalnimi tehničnimi predpisi.

Proizvajalci lahko navedejo tudi druge podatke po lastni presoji. Podrobne tehnične lastnosti naprav so navedene v navodilih za uporabo.

Merske enote se v različnih državah razlikujejo, zato so lahko številčne oznake na ohišju zavajajoče. Bolje je še enkrat odpreti navodila, kjer so poleg lastnosti navedene tudi merske enote.

Na kaj paziti pri izbiri črpalke?

Izbira posamezne črpalke za ogrevalni krog je treba opraviti ob upoštevanju številnih parametrov.

Tehnični parametri opreme

Obtočna oprema ima vrsto lastnosti, ki jih je še posebej pomembno upoštevati pri nakupu.

Mednje spadajo:

1. Izkoristek – razmerje med količino porabljene električne energije in opravljenim koristnim delom za črpanje toplotnega nosilca.
2. Tlak – razlika tlaka med izhodno in vhodno odprtino črpalke.
3. Dobava vode – največja količina toplotnega nosilca, ki se prečrpa skozi delovno komoro pri minimalnem uporu ogrevalnega kroga.
4. Moč porabe električne energije.
5. Premer cevi – nazivna vrednost priključene opreme.
6. Največji nazivni tlak (označen s PN) v delovnem krogu pri 20 °C, pri katerem je še zagotovljeno dolgotrajno delovanje naprave v garancijskem roku.

Teh podatkov običajno zadostuje za potrditev ustreznosti tehničnih lastnosti črpalke parametrom ogrevalnega sistema.

Več podrobnosti o merilih izbire smo obravnavali v tem članku.

Zadostna moč naprave

Na izbiro določenega modela obtočne opreme vplivajo tehnične značilnosti, pa tudi finančne zmožnosti kupca in lastnosti ogrevalnega sistema. Če želite prihraniti, je pomembno, da je moč črpalke zadostna za normalno delovanje kotla. Navsezadnje je nivo dovajanja vode, naveden v navodilih, vedno precej višji od dejanskega.

Za samostojno določanje zadostnosti moči naprave je treba izvesti tri faze izračunov.

Faza #1 — določanje zmogljivosti črpalke

Določanje potrebne zmogljivosti črpalke po formuli.

Potrebna moč toplotnega ogrevanja je močno odvisna od materiala sten, prisotnosti razpok v tleh in tesnosti okenskih okvirjev.

Za stanovanja v večnadstropnih stavbah se toplotna moč ogrevanja privzame kot 75-80 W/kv. m, za hiše – 100-120 W/kv. m. Temperaturna razlika na vhodu kotla in na izhodu iz njega običajno znaša 10 °C.

Izkazalo se je, da bo za stanovanje velikosti 60 kv. m zadostovala dejanska zmogljivost črpalke (80*60)/(1,16*10)=414 (l/h).

Faza #2 — izračun tlačne višine

Določanje višine tlaka za premagovanje celotnega hidravličnega upora sistema po formuli.

Vsaka zaporna armatura ima svoj kazalnik hidravličnega upora, ki ga določajo po posebnih tabelah. Pri izračunu se upoštevajo vrednosti upora vseh elementov cevovoda.

Navedena formula zahteva zapletene izračune z uporabo referenčnih podatkov, zato je za domače in stanovanjske ogrevalne sisteme mogoče uporabiti poenostavljen graf.

Izguba tlaka je močno odvisna od premera cevi, zato je pri izbiri med dvema možnima velikostma bolje izbrati večjo.

V skladu z grafom bodo izgube tlaka v stanovanju s premerom cevi 20 mm znašale 70 mm/m, ob upoštevanju dolžine cevovoda 50 m pa 3,5 metra. To številko je treba pomnožiti s koeficientom 1,3-2,2, ki upošteva upor vodovodne armature.

Faza #3 — določanje moči črpalke

Določanje zadostnosti moči črpalke na podlagi grafa tlačno-pretoknih karakteristik.

Nezadostnost moči vodne črpalke vodi v prekomerno porabo plina v kotlu in lahko celo povzroči usodne okvare.

Takšen grafikon je naveden v navodilih za uporabo in je edinstven za vsak model črpalke. Če je presečišče izračunanih parametrov nižje od krivulje B, potem je naprava primerna za ogrevalni sistem, če je višje, pa ne.

Podrobna priporočila za izračun obtočne črpalke s konkretnimi primeri smo navedli v naslednjem članku.

Dodatne funkcije naprave

Če je za ogrevalni sistem kritično pomembno stalno gibanje tekočine, lahko namestite dva zaporedno nameščena črpalka v krogu. Drugi motor v takem sistemu se lahko vklopi ob premajhni moči ali okvari prvega motorja.

Za avtomatizacijo delovanja bojlerja z ogrevanjem iz ogrevalnega kroga lahko uporabite črpalke s termostatom in časovnikom. Vgrajen mehanizem zagotavlja vklop in izklop motorja glede na temperaturo toplotnega nosilca in čas dneva.

Priključna omarica ima lahko nastavitvene ročke in indikatorsko ploščo. LCD-zasloni na ogrevalnih črpalkah se redko uporabljajo zaradi neobčutljivosti na visoke temperature.

V razvejanih ogrevalnih omrežjih lahko uporabite obtočne črpalke s termostatom in gladkim uravnavanjem hitrosti delovnega kolesa. Z njihovo pomočjo v različnih zankah poteka avtonomno uravnavanje hitrosti toplotnega nosilca glede na njegovo temperaturo. Črpalke z avtomatiko so nekajkrat dražje in se redko uporabljajo v stanovanjih in manjših stanovanjskih hišah.

Na trgu so na voljo tako modeli s standardno kot nestandardno strukturo, ki daje dodatno funkcionalnost. Lestvico najboljših ogrevalnih črpalk, sestavljeno na podlagi mnenj dejanskih uporabnikov, smo navedli tukaj.

Drugi nianse izbire črpalke

Pomembno je, da oprema ne le opravlja svojo funkcijo, ampak tudi dolgo deluje, ne da bi povzročala nevšečnosti stanovalcem hiše ali stanovanja.

Zato je treba pri izbiri naprave upoštevati naslednja pravila:

1. Izberite znane proizvajalce črpalk: Calpeda, Grundfos, WILO. Cena njihove opreme je 20-40 % višja, vendar je verjetnost okvare precej manjša.
2. Vzemite napravo z značilnostmi, ki so za 20-30 % višje od izračunanih. Ta rezerva bo zmanjšala obratovalno obremenitev in podaljšala življenjsko dobo opreme.
3. Bodite pozorni na dimenzije, da se črpalka prilega namenjenemu prostoru.
4. Delovanje naprave mora biti čim bolj tiho, da ne moti stanovalcev ponoči.
5. Ni se treba truditi kupiti modela z močjo, ki močno presega izračunane parametre. To bo povzročilo ne le preveliko porabo električne energije, ampak tudi dodaten hrup.
6. Izberite črpalko posebej za ogrevalne sisteme, ker so zasnovane za delovno temperaturo do 130-150 °C.
7. Zaželeno je, da ima naprava vgrajeno mrežico za filtriranje trdnih delcev, suspendiranih v toplotnem nosilcu.

Delovne karakteristike opreme morajo nujno ustrezati parametrom ogrevalnega sistema, pri tem ni mogoče prihraniti. Dodatno boste morali plačati le za zanesljivega proizvajalca, povečano zaščito ohišja in sistem avtomatske regulacije delovanja.

Večina gospodinjskih obtočnih naprav za ogrevanje ne zahteva nastavitve. Za njihov zagon je dovolj, da priključite cevne priključke na cevovod in vključite napravo v električno omrežje. Kako pravilno izvesti montažo črpalke, smo obravnavali v navodilu po korakih.

Zaključki in koristen video na to temo

Kako izbrati dobro obtočno črpalko za ogrevanje:

Obtočna oprema DAB:

Primerjava dveh modelov Grundfos: UPS in Alpha2:

Izbira obtočne črpalke je bolje uskladiti s strokovnjaki. Če lahko moč opreme za standardno stanovanje svetujejo tudi prodajalci v trgovini, pa boste morali pred nakupom ogrevalne naprave za hišo na podeželju poiskati pomoč pri profesionalcih za zahtevne izračune.

Ne pozabite, da ga po začetku uporabe v trgovini ni mogoče zamenjati, zato je bolje takoj kupiti ustrezen model.

Želite dopolniti naš članek s koristnimi priporočili za izbiro črpalke za ogrevanje? Ali ste opazili neskladje v navedenih podatkih? Napišite svoje pripombe v bloku za komentarje – vaše mnenje bomo zagotovo upoštevali.

Ali so vam po branju članka ostala kakšna vprašanja? Zastavite jih našim strokovnjakom, povprašajte za nasvet – potrudili se bomo, da vam pomagamo.